一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法技术

一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法。本发明专利技术属于生物催化合成领域，具体涉及一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法。本发明专利技术是为了解决现有油包水体系中较差的生物相容性和降低了天然蛋白质酶稳定性的问题。方法：一、天然纯蛋白质溶液的配制；二、利用Pickering微乳液方法，制备出以天然蛋白质为稳定剂的水包油微乳液；三、利用微乳液为模板制备天然蛋白质微胶囊，利用天然蛋白质的催化活性，提高油水两相溶液的催化效率。本发明专利技术利用天然蛋白质充当稳定剂，避免了合成稳定剂的繁琐过程，实现了油水两相的高效催化。

Method for preparing microcapsule based on natural pure protein and improving reaction efficiency of interfacial catalysis

Method for preparing microcapsule based on natural pure protein and improving reaction efficiency of interfacial catalysis. The invention belongs to the field of biocatalysis synthesis, in particular to a method for preparing microcapsule based on natural pure protein and improving the catalytic reaction efficiency of the interface. The present invention aims at solving the problem of poor biocompatibility in the existing oil water system and reducing the stability of the natural protein enzyme. Methods: the preparation of pure natural protein solution; two, the use of Pickering prepared by microemulsion method, oil in water microemulsion stabilizer with natural protein; three, using microemulsion as template for preparing natural protein microcapsules, the catalytic activity of natural protein utilization, improve the catalytic efficiency of oil-water two-phase solution. The present invention utilizes natural protein as stabilizing agent, avoids complicated process of synthesizing stabilizer and realizes efficient catalysis of oil-water two-phase.

【技术实现步骤摘要】
一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法
本专利技术属于生物催化合成领域，具体涉及一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法。
技术介绍
酶是具有催化活性的天然纯蛋白质，其催化反应具有许多优点，如反应速率快、立体选择性好、反应条件温和等等。因此，利用酶催化反应进行物质的合成与转化是生物合成学与化学合成学中交叉研究的热点领域。在实际反应体系中，如何能够在反应过程中既能够保持酶的活性，又能够提高酶的催化效率成为了酶催化反应中的研究重点。由于酶活性依赖于其存在的介质或微环境，因此，探索适宜于保持酶的催化活性并且提高酶与反应物之间的接触面积从而提高催化效率一直是科学家研究的问题。相比于传统的单一有机溶剂催化反应，科学家们发现油包水微乳液能够作为酶催化反应介质的同时，将反应物在分子水平上实现均匀的分散，从而实现了高效的催化。但是，这种油包水微乳液具有较差的生物相容性，从而降低了多种蛋白质酶在生物材料合成中的应用；并且大量的有机溶剂会导致的天然蛋白质酶的功能失活。因此，如何能够既利用微乳液法，又能够提高生物相容性，成为了本专利技术将要解决的问题。本专利技术成功实现了利用多种两亲性天然纯蛋白质制备出稳定的水包油微乳液，并基于微乳液模板，在微乳液的表面制备出天然蛋白质微胶囊，具有良好的生物形容性的同时，依旧能够提高疏水性底物和两亲性蛋白酶之间接触面积，提高催化效率；水包油微乳液还将传统的大量的油相改变为水相，不仅保证了酶的稳定性，还降低了酶失活的比例；此外，基于微乳液模板制备出来的天然蛋白质胶囊，不但具有稳定的结构，并且具有良好的生物相容性，为未来开展生物细胞的模拟提供的新的模型。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有油包水体系中较差的生物相容性和降低了天然蛋白质酶稳定性的问题，而提供了一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法。一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法具体是按以下步骤进行的：一、PBS缓冲溶液的配制：将NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去离子水中配制成PBS缓冲溶液；所述NaH2PO4与Na2HPO4的质量比为1:(25～46)；所述PBS缓冲溶液的浓度为45mmol/L～55mmol/L，pH值为8.0～8.2；二、天然纯蛋白质溶液的配制：将天然纯蛋白质溶解在步骤一得到的PBS缓冲溶液中，得到天然纯蛋白质溶液；所述天然纯蛋白质溶液的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL；所述天然纯蛋白质为溶菌酶、脂肪酶和尿素酶中的一种或其中几种的混合物，当所述天然纯蛋白质为混合物时，其中各种物质为等质量混合；三、油相溶液的配制：将酶的底物和油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中酶的底物的浓度为10mg/mL；所述酶的底物为溶菌酶的底物、脂肪酶的底物和尿素酶的底物中的一种或其中几种的混合物，当所述酶的底物为混合物时，其中各种物质为等质量混合；且所选酶的底物要与步骤二中选择的酶相对应；所用的油为异辛醇或者十二烷；四、利用Pickering微乳液法来制备以天然纯蛋白质溶液为稳定剂的水包油微乳液：将步骤二得到的天然纯蛋白质溶液和步骤三得到的油相溶液混合后，利用涡旋震荡仪震荡20s～30s，得到水包油的微乳液；将水包油的微乳液静置30min～50min，在所述水包油的微乳液的油水界面处得到微胶囊；所述步骤二得到的天然纯蛋白质溶液与步骤三得到的油相溶液的体积比为1:(5～15)。本专利技术的有益效果：本专利技术成功实现了利用多种两亲性天然纯蛋白质制备出稳定的水包油微乳液，并基于微乳液模板，在微乳液的表面制备出天然蛋白质微胶囊，具有良好的生物形容性的同时，依旧能够提高疏水性底物和两亲性蛋白酶之间接触面积，提高催化效率；水包油微乳液还将传统的大量的油相改变为水相，不仅保证了酶的稳定性，还降低了酶失活的比例；此外，基于微乳液模板制备出来的天然蛋白质胶囊，不但具有稳定的结构，并且具有良好的生物相容性，为未来开展生物细胞的模拟提供的新的模型。附图说明图1为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的外观形貌图；图2为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的扫描电子显微镜照片；图3为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的透射电子显微镜照片；图4为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的原子力显微镜照片；图5为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的催化效率和普通催化效率的对比图，其中1为实施例一得到的天然蛋白质水包油微胶囊的催化效率，2为普通微胶囊的催化效率。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法具体是按以下步骤进行的：一、PBS缓冲溶液的配制：将NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去离子水中配制成PBS缓冲溶液；所述NaH2PO4与Na2HPO4的质量比为1:(25～46)；所述PBS缓冲溶液的浓度为45mmol/L～55mmol/L，pH值为8.0～8.2；二、天然纯蛋白质溶液的配制：将天然纯蛋白质溶解在步骤一得到的PBS缓冲溶液中，得到天然纯蛋白质溶液；所述天然纯蛋白质溶液的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL；所述天然纯蛋白质为溶菌酶、脂肪酶和尿素酶中的一种或其中几种的混合物，当所述天然纯蛋白质为混合物时，其中各种物质为等质量混合；三、油相溶液的配制：将酶的底物和油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中酶的底物的浓度为10mg/mL；所述酶的底物为溶菌酶的底物、脂肪酶的底物和尿素酶的底物中的一种或其中几种的混合物，当所述酶的底物为混合物时，其中各种物质为等质量混合；且所选酶的底物要与步骤二中选择的酶相对应；所用的油为异辛醇或者十二烷；四、利用Pickering微乳液法来制备以天然纯蛋白质溶液为稳定剂的水包油微乳液：将步骤二得到的天然纯蛋白质溶液和步骤三得到的油相溶液混合后，利用涡旋震荡仪震荡20s～30s，得到水包油的微乳液；将水包油的微乳液静置30min～50min，在所述水包油的微乳液的油水界面处得到微胶囊；所述步骤二得到的天然纯蛋白质溶液与步骤三得到的油相溶液的体积比为1:(5～15)。利用制备的天然纯蛋白质胶囊制备的微胶囊，能够高效催化油相中的底物，其方法具体是按以下步骤进行的：将天然纯蛋白质的PBS溶液加入到含有底物的油相溶液中，在利用涡旋振荡器震荡之后，将形成的微胶囊结构放置到荧光显微镜下进行观察，并测量起荧光强度变化，从而确定催化效率。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述NaH2PO4与Na2HPO4的质量比为1:40。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述PBS缓冲溶液的浓度为50mmol/L。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中pH值为8.1。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述天然纯蛋白质溶液的浓度为1mg/mL。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中所述溶菌酶的底物为NAG-NAM，脂肪酶的底物为4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法，其特征在于基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法具体是按以下步骤进行的：一、PBS缓冲溶液的配制：将NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去离子水中配制成PBS缓冲溶液；所述NaH2PO4与Na2HPO4的质量比为1:(25～46)；所述PBS缓冲溶液的浓度为45mmol/L～55mmol/L，pH值为8.0～8.2；二、天然纯蛋白质溶液的配制：将天然纯蛋白质溶解在步骤一得到的PBS缓冲溶液中，得到天然纯蛋白质溶液；所述天然纯蛋白质溶液的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL；所述天然纯蛋白质为溶菌酶、脂肪酶和尿素酶中的一种或其中几种的混合物，当所述天然纯蛋白质为混合物时，其中各种物质为等质量混合；三、油相溶液的配制：将酶的底物和油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中酶的底物的浓度为10mg/mL；所述酶的底物为溶菌酶的底物、脂肪酶的底物和尿素酶的底物中的一种或其中几种的混合物，当所述酶的底物为混合物时，其中各种物质为等质量混合；且所选酶的底物要与步骤二中选择的酶相对应；所用的油为异辛醇或者十二烷；四、利用Pickering微乳液法来制备以天然纯蛋白质溶液为稳定剂的水包油微乳液：将步骤二得到的天然纯蛋白质溶液和步骤三得到的油相溶液混合后，利用涡旋震荡仪震荡20s～30s，得到水包油的微乳液；将水包油的微乳液静置30min～50min，在所述水包油的微乳液的油水界面处得到微胶囊；所述步骤二得到的天然纯蛋白质溶液与步骤三得到的油相溶液的体积比为1:(5～15)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法，其特征在于基于天然纯蛋白质制备微胶囊提高界面催化反应效率的方法具体是按以下步骤进行的：一、PBS缓冲溶液的配制：将NaH2PO4和Na2HPO4混合溶解在去离子水中配制成PBS缓冲溶液；所述NaH2PO4与Na2HPO4的质量比为1:(25～46)；所述PBS缓冲溶液的浓度为45mmol/L～55mmol/L，pH值为8.0～8.2；二、天然纯蛋白质溶液的配制：将天然纯蛋白质溶解在步骤一得到的PBS缓冲溶液中，得到天然纯蛋白质溶液；所述天然纯蛋白质溶液的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL；所述天然纯蛋白质为溶菌酶、脂肪酶和尿素酶中的一种或其中几种的混合物，当所述天然纯蛋白质为混合物时，其中各种物质为等质量混合；三、油相溶液的配制：将酶的底物和油混合，得到油相溶液；所述油相溶液中酶的底物的浓度为10mg/mL；所述酶的底物为溶菌酶的底物、脂肪酶的底物和尿素酶的底物中的一种或其中几种的混合物，当所述酶的底物为混合物时，其中各种物质为等质量混合；且所选酶的底物要与步骤二中选择的酶相对应；所用的油为异辛醇或者十二烷；四、利用Pickering微乳液法来制备以天然纯蛋白质溶液为稳定剂的水包油微乳液：将步骤二得到的天然纯蛋白质溶液和步骤三得到的油相溶液混合后，利用涡旋震荡仪震荡20s～30s，得到水包油的微乳液；将水包油的微乳液静...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，刘小曼，周玉婷，黄鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23